氦是人類已知的第二種輕氣體,僅次于氫。但氦的許多應(yīng)用,無論是在科學(xué)領(lǐng)域還是非科學(xué)領(lǐng)域,都是有益和實(shí)用的。氦比空氣輕得多,是一種惰性氣體,這意味著它在與空氣和明火接觸時不會燃燒,而與氫接觸時則不會燃燒。
(這對那些想要在生日派對上放氣球的孩子來說不是好消息?。?/p>
除了液氦比空氣輕之外,液氦在科學(xué)中的作用也是令人難以置信的。沸點(diǎn)為4開爾文的液氦被用來冷卻地球上一些最強(qiáng)大的電磁鐵,包括費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室和大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)。它是人類已知的第一種超流體,因?yàn)檫@種液體具有一些有趣的性質(zhì),包括完全沒有粘度。一旦你讓它移動,它將永遠(yuǎn)不會停止,也不會失去能量。
但正如李·比林斯(Lee Billings)本周早些時候所說,氦在地球上極其稀少,我們正面臨枯竭。盡管氦(僅次于氫)是宇宙中第二常見的物質(zhì),但它在地球上很少見。氦只能在兩個地方找到,一個在地球大氣層中。
外層大氣,即大氣層的頂端,含有少量的氦。與大氣的其他部分相比,百萬分之五是氦氣,這意味著從大氣中提取氦氣是非常低效和昂貴的,所以我們通常不會這樣做。我們從哪里得到氦?信不信由你,我們在地下開采!
德克薩斯州地質(zhì)管理局的天然氦提取廠。它提供了我國40%的氦生產(chǎn),這些氦來自地球。你想知道他們是怎么贏的嗎?
是的,它具有放射性!如你所知,地球形成時充滿了許多不穩(wěn)定元素,包括元素周期表中比鉛重的元素,如鈾、釷、鐳、氡等。由于這些元素不穩(wěn)定,它們將經(jīng)歷放射性衰變。
盡管平均來說,這些元素中的一些需要數(shù)十億年才能分解,但地球的存在只有數(shù)十億年的歷史!但還有三種其他方式可以使粒子衰變。我們在α衰變中發(fā)現(xiàn)的第一個衰變是放射性粒子產(chǎn)生氦分子!
找到電子對后你會得到什么?
氦因此,如果你從放射性元素中獲得了正確類型的礦石,在等待數(shù)十億年(甚至萬億年)之后,你可以隱藏大量的氦!
因此,好消息是氦存在于地下,我們有用于科學(xué)研究(或非科學(xué)研究)的氦源。但壞消息呢?在消費(fèi)之后,我們必須等待數(shù)十億年才能再生它們,或者想出一些不太昂貴的想法來阻止我們直接從大氣中收集氦。(現(xiàn)在從大氣中收集氦氣非常昂貴,以至于當(dāng)?shù)厍蛏系暮庥猛陼r,一些人正在考慮去月球收集氦氣。)